研究内容

光電変換デバイスの作製とその評価

 我々の研究室では、金属/半導体スパイラルへテロ構造を用いた新しい光電変換デバイス(太陽電池)を提案しています。金属/半導体スパイラルへテロ構造とは、図に示すようにpn接合を渦巻き状にした構造のことを言い、フレキシブル基板上にpn接合を形成し、巻き上げることで作製します。このスパイラルへテロ構造では、太陽光の入射方向とキャリアの拡散方向を直交させることができるので、十分な光吸収と高いキャリア収集効率を両立することができると考えています。

 さらに、スパイラルヘテロ構造の厚み方向に、異なるバンドギャップをもつ複数の半導体を並べることで、太陽光スペクトルを全幅にわたって光電変換することも提案しています。これにより熱力学的限界に迫るエネルギー変換効率を実現させ、従来の光電変換デバイスよりも飛躍的に変換効率を向上させることを目標としています。

[1]N. Kawaguchi, M. D. Rahaman, K. Gomita, H. Kaiju, and A. Ishibashi:
”Spiral Heterostructure-based new solar cell to be fabricated in clean-unit system platform”,
17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference, Fukuoka, Japan, 6P-P6 (2007 December 3-7)

[2] N. Kawaguchi, H. Kaiju, K. Kondo, and A. Ishibashi:
”Spiral Heterostructure-Based Next Generation Solar Cell”,
The 9th RIES-Hokudai International Symposium, CRIS, Hokkaido University, Sapporo, Japan, P27 (2008)





図1:金属/半導体スパイラルへテロ構造の上面図.



図2:金属/半導体スパイラルへテロ構造を用いたマルチストライプ型の新型太陽電池.


研究内容
・ トップダウン系とボトムアップの接続の基礎
・ 2次元電子系の電子相関
・ 準粒子の厳密なエネルギー計算
・ 任意ポテンシャルに閉じ込められた電子の電子密度計算
・ 量子十字構造素子のトランスポート理論
・ スピン量子十字構造素子のトランスポート理論
・ 光電変換デバイスの作製とその評価
・ 高清浄環境の構築


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[所在地]
北海道大学電子科学研究所
ナノ構造物性研究分野
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